JPH0438291B2 - - Google Patents

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JPH0438291B2
JPH0438291B2 JP60222256A JP22225685A JPH0438291B2 JP H0438291 B2 JPH0438291 B2 JP H0438291B2 JP 60222256 A JP60222256 A JP 60222256A JP 22225685 A JP22225685 A JP 22225685A JP H0438291 B2 JPH0438291 B2 JP H0438291B2
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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はモータの回転角や回転速度を検出す
るデイジタル回転検出器に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は例えば昭和57年、電気学会全国大会
546に示された従来のデイジタル回転検出器の概
略説明図で、図において、1はモータ等の回転体
と共に回転する2相レゾルバ、2は2相出力を有
する固定周波数の基準発振回路、3は前記基準発
振回路2の2相出力と前記2相レゾルバ1の2相
出力の位相差とを検出する位相差検出器、4は前
記位相差を比例積分演算するループフイルタ、5
はループフイルタ4の出力に応じた周波数のパル
スを発生する電圧制御発振器(以後VCOとい
う)、6は前記VCO5の出力パルスを計数するカ
ウンタ、7は前記カウンタ6の計数値に応じた位
相値の2相正弦波出力を発生し2相レゾルバ1を
励磁する励磁器、8は前記基準発振回路2が発生
するパルスによつて前記カウンタ6の計数値を保
持するラツチ回路である。
次に動作について説明する。まず、2相レゾル
バ1の位相角をθrとし、励磁器7の励磁位相をθ0
とすれば、2相レゾルバ1は位相(θ0−θr)の2
相正弦波を発生する。このとき基準発振回路2の
2相出力位相をθ*とすれば位相差検出器3の出力
Δθは Δθ=θ*−(θ0−θr) ……(1) ここで、第6図の10は一にPLL(Phase
Locked Loop)と呼ばれる位相期の閉ループを
構成しているため、Δθ=0となるように自動制
御されている。従つて前記(1)式から(2)式が導出さ
れる。
θ*=θ0−θr ……(2) (2)式において、θ*=0のとき、θ0=θrとなる、
すなわちθ*=0の時点にθ0の値をサンプリングす
ればその値はθrを示していることになる。また、
カウンタ6の計数値は励磁位相θ0に比例している
から、基準発振回路2が毎サイクルθ*=0となる
たびに出力するパルスのタイミングでカウンタ6
の計数値をラツチ回路8によつて保持すれば、θ*
=0の時点の2相レゾルバ1の位相角θrが検出さ
れたとになる。回転速度は2回のサンプリングさ
れた位相角θrの差、θr(NEW)−θr(OLD)をθ*
の周期T*で除算すれば ωr=θr(NEW)−θr(OLD)/T* ……(3) として求められる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のデイジタル回転検出器は以上のように構
成されているので、基準発振回路の2相出力位
相、θ*=0の時点における位相角θrをサンプリン
グしているため、任意の時点でのθrを求めること
ができない。また、最大T*の検出遅れを生じる。
さらにマイクロコンピユータを用いたモータの回
転制御装置の場合は検出された位相θrを制御装置
に取り込むタイミングや周期がθ*=0タイミング
やθ*の周期と一致していない場合が多く、その結
果ここでも検出遅れを生じ最終的なθrの検出誤差
は大きくなる。従つて、マイクロコンピユータで
行われる前記(3)式の速度演算も当然誤を生じると
いう問題点があつた。
また、位相角θrの検出精度を上げるにはカウン
タ6の最大計数値を大きくすればよいが、これに
伴ないVCOの発振周波数を上げるか、基準発振
周波数f*を下げるか、もしくは両方を実施せねば
ならない。この時、VCOの最大発振周波数には
上限があるため高精度を得るためにはf*を下げる
必要がある。ところで2相レゾルバ1はf0=f*
frなる周波数で励磁されているが、レゾルバが逆
回転しているときはf0=f*−|fr|となる。従つ
て、基準発振周波数f*を小さくすることにより|
fr|に近づくと励磁周波数f0が零に近づくことに
なり、レゾルバは低周波励磁を考慮せねばなら
ず、励磁器7も電流容量を大きくとらなければな
らないという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、任意の時点での位相角θrを求
めることができるとともに、検出遅れを無くし、
レゾルバの励磁周波数が一定となるデイジタル回
転検出器を得ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るデイジタル回転検出装置はレゾ
ルバを一定周波数で励磁し、レゾルバ出力を入力
とするPLL回路を用い、PLLのVOのクロツクと
励磁周波数の逓倍周波数クロツクの両クロツクを
してアツプダウンカウンタを動作させることによ
りレゾルバの位相角の瞬時値を検出するものであ
る。
〔作 用〕
この発明におけるデイジタル回転検出器は励磁
周波数の逓倍周波数クロツクとVCOのクロツク
とでレゾルバの位相角θrを検出するようにする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。図中、第6図と同一の部分は同一の符号をも
つて図示した第1図において、17はレゾルバを
励磁する励磁器、12は第2の計数手段であるカ
ウンタ6の計数値に応じた位相の2相交流信号を
発生する2相信号発生器、21は励磁器17より
与えられるパルスとVCO5の出力パルスにより
計数値を増加または減少させる第1の計数手段で
あるアツプダウンカウンタである。
次に動作について説明する。まず2相レゾルバ
1は励磁器17より一定周波数の2相交流より励
磁される。ここで励磁器17の2相交流位相をθ0
とし、2相レゾルバ1の位相角をθrとすれば、θ0
−θrの位相を有する2相交流信号が2相レゾルバ
1より出力され位相差検出器3に供給される。
VCO5はループフイルタ4の出力電圧に応じた
周波数で発振し、その発振パルスはカウンタ6に
より計数される。2相信号発生器12は前記カウ
ンタ6の計数値に比例した位相角の2相交流信号
を発生する。位相差検出器3はレゾルバ1の2相
出力信号位相(θ0−θr)と2相信号発生器出力信
号位相θ∧との差Δθ=(θ0−θr)−θ∧を検出する

検出された位相差信号はループフイルタ4の入力
となる。20はPLLを構成しており、そのうち
ループフイルタ4は比例積分動作をするため前記
位相差Δθは常に零となるように自動制御がなさ
れる。従つて θr=θ0−θ∧ ……(4) となる。またそれぞれの周波数をf0,fr,f∧とす
れば fr=f0−f ……(5) も成り立つ。カウンタ6の最大計数をNとすれば N(θr/2π)=∫Nfrdt=∫(Nf0−Nf∧)dt……
(6) となる。Nf∧はVCO5の発振周波数fvcoに等し
いから(6)式は N(θr/2π)=∫(Nf0−fvco)dt ……(7) となる。(7)式の右辺の値を求めるには、アツプダ
ウンカウンタ21を、周波数Nf0のクロツクでカ
ウントアツプし、vcoのクロツクでカウントダウ
ンすればよい。励磁器17はその出力周波数を有
しこれを分周してf0を得るような構成にしておけ
ば、その分周率を1/Nに選ぶことによつて前記 Nf0なるクロツクは容易に得られる。
(7)式からθrを1/Nの精度で検出できることがわ かる。この検出遅れはNf0とNf∧(=N(f0−fr))
の周期によつて決まりこれらの周期はNを大きく
選ぶことによつて極めて小さくすることができ
る。すなわちf0が一般に数キロヘルツなのに対
し、Nf0は数+メガヘルツに選ぶこともできるの
で実用上検出遅れは零とみなされ任意の時点の位
相角θrを検出することができる。
さらに2相レゾルバ1を一定周波数で励磁する
ので低周波励磁の問題がない。
回転速度を検出するには検出される位相角θr
ある時間間隔ΔTでマイクロプロセツサでサンプ
リングし、連続した2つのサンプル値の差をΔT
で除算すればよい。なお、この第一の実施例では
アツプダウンカウンタ21の積分初期値が与えら
れていないためレゾルバの特定の回転位置をθr=
0とした絶対回転位相角は検出できないが、モー
タの回転制御の分野である時点から次のある時点
までに回転した角度を必要とするので問題はな
い。
次に第二の実施例を第2図に示す。図において
22は補数回路である。アツプダウンカウンタ2
1は励磁器17の位相θ0がθ0=0となつた時点に
発生するプリセツト信号によつてカウンタ6の計
数値の補数をプリセツトする構成になつている。
すなわち(4)式においてθ0=0の時点ではθr=−θ∧
となる。一方カウンタ6の計数値は常にN(θ/∧/2
π) を示すためθ0=0の時点の位相差検出器6の計数
値の補数をプリセツトすることによつてアツプダ
ウンカウンタ21は積分初期値が与えられるので
前記第一の実施例の特徴に加えて、レゾルバの特
定の回転位置をθr=0とした絶対回転位相角を検
出することができる。また、第3図に示すように
アツプダウンカウンタ21のアツプ信号とダウン
信号を入れ替えるならばプリセツトデータは補数
回路22を必要としない。但しこのとき検出され
た位相角θr信号は補(−θr)となる。
さらに(4)式からわかるようにθ∧=0の時点では
θr=θ0となるので第4図に示すようにθ∧=0の時
点でθ0をプリセツトしてもよい。この場合、第一
の実施例で述べたように励磁器17内の分周カウ
ンタの計数値をプリセツトデータθ0として用いる
ことができる。
また、第三の実施例を第5図に示す。図におい
て22はデータラツチ、23は周期が単位時間の
パルス列である。単位周期パルス23によりデー
タラツチ22はその時点のアツプダウンカウンタ
21の計数値を保持し、その直後にプリセツトカ
ウンタ21はリセツトされ新たな計数を始める。
このときデータラツチ22には単位時間にレゾル
バが回転した角度すなわち回転速度が直接検出さ
れる。
別の構成では周期信号に応答してマイクロプロ
セツサがアツプダウンカウンタ21の計数値を読
み込んだ後にリツトするならばラツチ22は不要
となる。
なお、(2)式と(4)式を比較すればθ0とθrは互いに
同一でθ*がθ∧に相当するため第一、第二、第三の
実施例に示すアツプダウンカウンタによる回転角
の検出は低周波励磁を問題にしなければ前述の従
来技術にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、励磁周波数の
逓倍周波数クロツクとvcoのクロツクとでレゾル
バの位相角θrを検出するようにしたので、位相角
θrの任意の瞬時値を検出遅れなしで検出できる。
また回転速度を演算なしで検出することができ
る。更に、励磁周波数を一定にしたために周波励
磁のそれがない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第一の実施例によるデイジ
タル回転検出器の構成図、第2図〜第4図はこの
発明の第二の実施例を示すデイジタル回転検出器
の構成図、第5図はこの発明の第三の実施例を示
すデイジタル回転検出器の構成図、第6図は従来
のデイジタル回転検出器の概略説明図である。 図において1は2相レゾルバ、3は位相差検出
器、4ループフイルタ、5は電圧制御発振器
(VCO)、6はカウンタ、7は励磁器、12は2
相発振器、17は励磁器、20はPLL、21ア
ツプダウンカウンタ、22はデータラツチであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2相レゾルバを励磁する励磁器と、前記2相
    レゾルバの出力を入力とする位相同期ループと、
    前記位相同期ループおよび前記励磁器の発振周波
    数を計数し、計数値を増加または減少を可として
    前記2相レゾルバの回転角を検出する第1の計数
    手段とを備え、前記位相同期ループを、前記2相
    レゾルバの出力を入力とする位相差検出器と、前
    記位相差検出器の出力を比例積分演算するループ
    フイルタと、前記ループフイルタの出力に応じた
    周波数のパルスを発生する電圧制御発振器と、前
    記電圧制御発振器の出力周波数を計数する第2の
    計数手段と、前記第2の計数手段に応じた位相の
    2相交流信号を発生する2相信号発生器とで構成
    したことを特徴とするデイジタル回転検出器。 2 前記励磁器の位相が零の時点で前記第2の計
    数手段の計数値を第1の計数手段にプリセツトす
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    デイジタル回転検出器。 3 前記第2の計数手段の計数値が零の時点で前
    記励磁器の位相を示す計数値を前記第1の計数手
    段にプリセツトすることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のデイジタル回転検出器。 4 データをラツチするデータラツチと、前記第
    1の計数手段の計数値を周期的にデータラツチに
    保持すると共に、該第1の計数手段をリセツトす
    ることにより回転速度を検出することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のデイジタル回転検
    出器。 5 前記位相同期ループを具備し、前記第1の計
    数手の計数値を電圧制御発振器の出力周波数及び
    前記基準発振回路の逓倍周波数で増加及び減少す
    ることによりレゾルバの回転角を検出するように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のデイジタル回転検出器。
JP60222256A 1985-10-04 1985-10-04 デイジタル回転検出器 Granted JPS6281526A (ja)

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